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  浅谈电动自行车控制技术的现状  

 

世界电动自行车市场已经历了十几年的高品质化考验,产品逐渐得到用户的认可。而我国电动自行车市场实现产业化比日本晚几年,1997年国内虽有几家较大生产规模的电动自行车企业,但当时电动自行车的品种还比较单一,质量也不太稳定。
  电动自行车市场的真正推动还是1999年以后的事。在2002年中国北方(第二届)国际自行车展览会(天津)和第十二届中国国际自行车展览会(上海)上,电动自行车整车厂、电机厂、磁瓦厂等零部件生产厂的老总们难以掩饰内心的喜悦称他们的内存告急产品供不应求!是的,我们的市场推动除了政策因素外,产品的质量和价格因素就成了关键。近年来,我国的电动自行车,在品质和质量上有了很大的提高,推出了一批新型的,技术含量高的产品,并淘汰了一批不适应我国市场的或技术落后的产品,这就是市场。
  由于专业的原因,笔者仅就有关电动自行车的控制技术问题与同行和热心于自行车行业的朋友进行探讨。
  国内电动自行车控制技术现状
  近年来,我国在电动自行车的控制技术方面进步很快,例如:目前,除全电动功能外又增加了定速续航功能,减少骑行者的操作疲劳,但在智能控制方面,可以说电动自行车的智能控制绝大部分是属于“弱智”水平。有的厂商虽然用了微控制器芯片MCU,但是由于技术的因素,微控制品芯片的功能很差,并没有多少智能成分可言,或者说是有智能控制之名而无智能控制之实。甚至有的产品根本就是模拟产品,却偏偏说成是智能产品,好象“智能”产品就一定比模拟产品性能好。市场上所谓“全智能控制器”仅仅是一种速度控制而已,厂商在“传感器”上,比较敏感地回避了自己的产品采用的是速度传感器而称之为“助车传感”,这在科技词典中是无法找到的。
  速度控制与力矩控制原理比较
  速度控制是以中轴转速信号为“给定”,控制电机的端电压来控制电机的速度,因此速度控制与骑行者的出力状态无关,即你在加速上坡、顶风时,只要骑行速度不变,电机就不会多输出一些功率。当你在稳速运行时,一般才可以减少电机的输出力矩,骑行者就不会感到很费力,倒可以省电。此时速度控制不能按照力矩的状态调整(减少)输出。这样的控制是不是有些“弱智”呢?更有些厂家介绍自己的速度控制电动自行车的倒蹬时,电动车仍然转动这一明显的技术缺陷却说成为“优点”,并把倒蹬时电动机运行称为“助力”,真是令人哭笑不得。
  力矩控制的“给定”是力矩。是由安装在中轴或其它相关部位的力矩传感器检测到的人力驱动(脚蹬)力矩,然后以力矩信号去控制电机的输出力矩,此时电机的输出力矩与骑行者的速度相关,加速、上坡、顶风时实际是力矩的过载;力矩控制就是要在这个时候帮你的大忙。稳速运行时骑行力矩很小,电机的输出也会很小,所以节能。
  电机的转矩控制比链条——电压控制要复杂得多
  人力驱动(脚蹬)在完成一转时转矩出现2次,最大值和2次过零,和全波整流波形一样。转矩一时间曲线的半个周期是正弦波。脚蹬在最高点和最低点转矩为零,而脚蹬在水平时转矩为最大值。理论上,电动机的转矩同线也应当为正弦波,并且与人力驱动转矩曲线幅值成比例(一般为1∶1)相位相同,考虑到电动自行车是一个较大的惯性系统和希望获得好的骑行效果,电动机的实际转矩曲线要有些修正。利用检测链条的张力也可以检测驱动转矩,链条的张力转矩没有线性关系。因此控制性能很差,也不稳定,而且目前市面上绝大多数链条张力控制最终控制目标不是电机的转矩而是电压(速度),所以,电机的转矩控制比链条——电压控制复杂得多。而电动自行车的链条——电压控制与手柄——电压(全电动)调整一样简单。
  如今我国的电动自行车行业到了一个如何发展的十字路口,希望那些明智的有远见的企业家、投资者和研发人员加入到开发高性的真正的力矩控制电动自行车的队伍中来,共同提高我国电动自行车的总体水平。这比用华而不实的“科技词汇”来取悦和模糊市场要实际得多,意义要深远得多。 

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